论文部分内容阅读
铁基超导体的母体具有三维反铁磁长程序，通过掺杂电子或空穴可以压制长程反铁磁而产生55K以上的高温超导电性，其超导微观机理已经无法用基于电声子耦合的传统BCS理论来描述。最近几年的研究表明，和铜氧化物高温超导体类似，自旋涨落很可能是铁基超导中电子配对的媒介。中子由于有磁矩，能量范围与固体材料中的自旋激发能量相匹配，并且可以直接给出自旋关联函数的动量和能量依赖关系。因此，非弹性中子散射是研究铁基超导体自旋动力学的理想手段之一。 本文引言部分首先介绍了常规超导体的基本特点和理论描述;其次介绍了铜氧化物高温超导体和铁基超导体中自旋动力学研究现状;然后对本论文的实验方法和理论基础做了介绍;最后对全文安排进行了简单介绍。 第二章详细介绍了用自助溶剂方法生长大块Ba0.67K0.33Fe2As2单晶样品的方法，以及用非弹性中子散射对自旋能隙和自旋共振峰的研究。我们发现自旋能隙有强烈的三维特性，预示着可能存在随kz调制的超导能隙。对自旋共振峰的研究首先确认了在粉末样品中观测到的自旋共振能量和波矢位置，同时发现其在[H，K]平面内为沿纵向伸长的椭圆，与电子型掺杂相差90°，可以用费米面嵌套的图像理解，给出了低能磁激发主要来自于巡游电子贡献的实验证据。 第三章进一步研究了Ba0.67K0.33Fe2As2单晶样品的高能磁激发，发现色散曲线与母体相比软化10％，估算磁交换关联强度也有相应减弱，并且高能谱重向低能转移。通过计算发现磁交换关联能的变化足以提供超导凝聚能。通过与过掺杂不超导BaFe1.7Ni0.3As2和KFe2As2的比较，我们认为由局域磁矩导致的自旋涨落决定的大的磁交换关联强度和来源于巡游电子的强的低能磁激发之间的耦合是‘Ba-122’体系有高超导转变温度的必要条件。 第四章第一部分介绍了不超导Li0.94FeAs单晶样品磁结构的研究，确定其没有反铁磁长程有序。通过研究其自旋涨落性质发现Li0.94FeAs中仍然是反铁磁自旋涨落，排除了理论预言的铁磁涨落导致的p波自旋三重态的超导电性。第二部分对比了不超导Li0.94FeAs和超导的LiFeAs单晶样品的低能反铁磁激发谱和费米面大小，没有发现明显差异。因此，我们提出LiFeAs可能是本征的电子型过掺杂超导体，因此没有长程磁有序并且不需要掺杂即具有超导电性;而Li层非常接近As层，Li空位可能作为非磁性杂质对电子起到散射作用，抑制了超导电性。 第五章是用弹性中子散射，结合极化中子对RbyFe2-xSe2的晶格结构、磁结构及其相变进行的研究。我们对绝缘的Rb0.89Fe1.58Se2单晶样品的磁结构进行了仔细研究，通过与理论模型的比较，从实验上排除了其他可能的磁结构，确定的块状反铁磁结构与之前的报道相符;在超导的Rb0.75Fe1.63Se2单晶样品的研究中发现了√2×√2的超晶格结构，并利用极化中子辨明了它的起源为晶格散射，进一步确定了结构转变温度与铁空位形成的√5×√5结构相变温度不同。提出Rb0.75Fe1.63Se2样品中可能存在相分离。 最后对全文进行了总结，并提出未来的研究进行展望。